Aprobación

La adopción del Manual para el Diseño y Construcción de Mallas Conectadas a Tierra para Subestaciones y Equipos ha sido aprobada por la Junta de Gobierno de la Autoridad de Energía Eléctrica de Puerto Rico, mediante su Resolución Núm. 3022 de junio de 2002. En San Juan, Puerto Rico, a 29 de junio de 2002. Héctor R. Rosario Director Ejecutivo Autoridad de Energía Eléctrica 06-29-02 Fecha 12-03-2001 NN/GG EXHIBIT 1796 (RES. 3022) AUTORIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA DE PUERTO RICO DIRECTORADO TRANSMISIÓN Y DISTRIBUCIÓN ENERGIA ELECTRICA COMMUNITORIDAD PUERTO DE 30 MANUAL PARA EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE MALLAS CONECTADAS A TIERRA PARA SUBESTACIONES Y EQUIPOS Preparado por: COMITÉ DE MALLAS CONECTADAS A TIERRA Verificado por: Ling. Mary C. Zapata Acosta Sometido por: Ing. José, L. Carrasquillo Turull Recomendado por: Ing. Angel T. Rodríguez Barroso Aprobado por: Ing aleriano Otero Chacón Director Transmisión y Distribución Ing. Edwin Rivera Serrano Director Ingeniería JUNIO 2002 Revisión: 01 "Somos un patrono con igualdad de oportunidades de empleo y no discriminamos por razón de raza, color, sexo, religión, nacionalidad, edad, ideas políticas, impedimento físico o mental y condición de veterano de la Era de Vietnam o veterano con impedimentos." Departamento de Estado AUTORIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA DE PUERTO RICO úm. 6533 DIRECTORADO TRANSMISIÓN Y DISTRIBUCIÓN A la fecha de: 11 de octubre de 2002 Aprobado: Ferdinand Mercado DELHERGIA & Secretario de Estado PUERTO ORCUNICOM Por: Giselle Romero García MANUAL PARA EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE MALLAS CONECTADAS Auxiliar de Servicios A TIERRA PARA SUBESTACIONES Y EQUIPOS ÍNDICE Página I. GENERAL A. Introducción 1 B. Propósito 1 II. DEFINICIONES 1 III. CRITERIOS PARA EL DISEÑO Y ANÁLISIS DE MALLAS CONECTADAS A TIERRA 3 IV. CRITERIOS PARA LA CONSTRUCCIÓN DE MALLAS CONECTADAS A TIERRA. 6 V. CONEXIÓN DE EQUIPOS ENERGIZADOS A LA MALLA 6 A. Transformadores y Convertidores 6 B. Disyuntores 7 C. Equipos de Medición (CT y PT) 7 D. Pararrayos de Líneas 7 E. Disyuntores de Aire y Planchuelas Conectadas a Tierra 7 F. Estructuras 8 G. Seccionadoras aisladas (Throwover switch) y facilidades eléctricas con verjas fuera de subestaciones, centrales generatrices 0 centros de transmisión 8 H. Casetas de Control 9 I. Sistemas de Control, Protección y Comunicaciones 9 J. Subestaciones Movibles 10 K. Bancos de Capacitores 11 L. Equipos de Medición Remota 11 M. Generadores de Emergencia 12 VI. CONEXIÓN DE EQUIPOS NO ENERGIZADOS A LA MALLA 12 VII. ENMIENDAS, REVISIONES E INTERVENCIONES 12 Página VIII. REFERENCIAS 13 IX. ANEJOS 13 X. COORDINADO 13 ANEJO 1 Cálculo de Resistencia Base para varillas a tierra con separación entre varillas mayor que su largo 14 ANEJO 1-A Cálculo de Resistencia Base para varillas a tierra con separación entre varillas menor que su largo 15 ANEJO 2 Lista de materiales para sistemas de mallas conectadas a tierra en subestaciones 16 ANEJO 3 PATRONES DE CONSTRUCCIÓN SISTEMA DE MALLAS CONECTADAS A TIERRA (SMT) 17 SMT-1 Detalle de gravilla 18 SMT-1A Diseño de malla en una subestación típica 19 SMT-1B Detalle de seccionadora aislada 20 SMT-2 Conexión a malla de transformadores y convertidores 21 SMT-3 Conexión a malla de disyuntores 22 SMT-4 Conexión a malla de planchuelas y disyuntores de aire 23 SMT-5 Conexión a malla de equipo en casetas de control 24 SMT-5A Conexión a malla de bandeja de conductores 25 SMT-5B Detalle de halo 26 SMT-6 Conexión a malla de subestación movible 27 SMT-7 Conexión a malla de banco de capacitores 28 SMT-7A Conexión a malla de banco de capacitores movible 29 SMT-8 Conexión a malla de equipo de medición remota (OMU/MTU) 30 SMT-8A Conexión a malla de equipo de medición remota (CRU) 31 SMT-9 Conexión a tierra de verjas y portones 32 I AUTORIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA DE PUERTO RICO DIRECTORADO DE TRANSMISIÓN Y DISTRIBUCIÓN MANUAL PARA EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE MALLAS CONECTADAS A TIERRA PARA SUBESTACIONES Y EQUIPOS I. GENERAL A. Introducción Una de las preocupaciones principales de las compañías de electricidad es el diseño y construcción de un sistema de conexión a tierra efectivo y seguro. Existen varios parámetros que afectan los voltajes que se producen dentro y fuera de uña subestación. Algunos de estos parámetros son: la corriente de falla, duración de la falla, resistividad del terreno, material de la gravilla y la configuración de la malla. Las razones principales para el diseño de los sistemas de conexión a tierra en subestaciones y patios de interruptores son las siguientes: 1. Proveer un medio para disipar la corriente a tierra, para que no exceda los límites de operación de los equipos. 2. Proveer un ambiente seguro para proteger al personal dentro de los predios de las subestaciones y al público en general en áreas cercanas a facilidades conectadas a tierra contra posibles descargas eléctricas causadas por condiciones de fallas. Las mallas se diseñan para fallas de baja frecuencia. No se consideran fallas de alta frecuencia como descargas atmosféricas para el diseño de las mallas, aunque también ayudan a disiparlas. B. Propósito Este manual tiene el propósito de establecer criterios para el diseño y construcción de mallas conectadas a tierra para subestaciones, patios de interruptores, centrales generatrices y seccionadoras aisladas. II. DEFINICIONES A. Ampacidad Capacidad de corriente. Valor máximo de la corriente que puede tolerar continuamente un dispositivo o un conductor sin que sufra daños permanentes por alteración de sus propiedades eléctricas, químicas o mecánicas. B. Bajante a Tierra Conductor de cobre que sirve de conexión entre la malla a tierra y las diferentes partes y equipos de la subestación, los cuales incluyen, pero no están limitados a, la estructura, la verja, el transformador, los disyuntores, los pararrayos y el equipo de medición y control. C. Banco de Capacitores Un conjunto de capacitores y todos los accesorios necesarios (equipos de interruptores, protección, controles, etc.) para una instalación funcional completa de éstos en una localidad. D. Conexión a Tierra Camino de conducción eléctrica a la tierra o a algún cuerpo conductor que haga las veces de ésta (por ejemplo: chasis o armazón metálico de un equipo, etc.), que pueda servir de conductor común de retorno de varios circuitos. Puede hallarse a potencial cero con respecto a la tierra o puede estar conectado a ésta. E. Conservación Mantenimiento preventivo programado que se le da a los equipos y al sistema eléctrico en general. F. Contratista (Constructor) Persona natural o jurídica que ejecuta obras de construcción. G. GPR (Ground Potential Rise) Voltaje súbito máximo que se produce entre la malla y un punto remoto con potencial igual a cero. H. Halo Barra de cobre conectada a tierra que se instala en casetas para atenuar las líneas de flujo magnético causadas por una descarga atmosférica y proteger los equipos de telecomunicaciones. I. Inspección de las Instalaciones Eléctricas Fiscalización periódica de la construcción de obras eléctricas que realice un ingeniero o técnico especializado que para tales fines haya designado la AEE o el inspector que haya designado el dueño del proyecto, para garantizar que las mismas fueron realizadas conforme a las leyes, reglamentos y normas para la construcción eléctrica. J. Malla conectada a tierra Conjunto de conductores de cobre sin cubierta y electrodos conectados efectivamente entre sí, que se instalan de forma horizontal bajo tierra, de manera que se disipe cualquier condición de voltaje o corriente no deseado en el sistema. Este sistema provee un punto de tierra común para todos los equipos y estructuras metálicas dentro de la subestación. Toda malla tiene que cumplir con los requisitos de este manual. K. Master Ground Bar (MGB) Barra principal de conexión a tierra en una subestación. L. Personal Calificado Persona que está preparada y tiene conocimiento de la construcción, conservación y operación del sistema eléctrico, además de las reglas de seguridad correspondientes. M. Resistencia Base (Footing Resistance) - Resistencia existente entre una configuración de varillas y los primeros estratos (stratas) de terreno. -2- N. Soldadura Exotérmica Fusión de dos metales por medio de una reacción interna de desprendimiento de energía en forma de calor. O. Varilla a Tierra Electrodo metálico que se entierra para la toma de conexión a tierra. P. Voltaje de Toque Voltaje que experimenta entre los pies y sus manos o su cuerpo una persona que toque alguna estructura metálica dentro de los predios de una subestación, cuando la distancia entre sus pies sea de aproximadamente 0.5 metros. Q. Voltaje de Paso Voltaje que experimenta entre sus pies una persona que camina dentro de los predios de una subestación, cuando la distancia entre sus pies sea de aproximadamente un metro y sus manos O su cuerpo no estén en contacto con ninguna estructura metálica. III. CRITERIOS PARA EL DISEÑO Y ANÁLISIS DE MALLAS CONECTADAS A TIERRA A. Es necesario realizar pruebas de resistividad para la condición de terreno seco antes de diseñar o analizar una malla conectada a tierra. B. La malla se diseña para ser capaz de disipar el 100% de la corriente de falla trifásica o de línea a tierra, la que resulte mayor. C. La corriente de falla escogida para el diseño O el análisis la provee la División de Planificación y Estudios para el caso actual o futuro, la que sea mayor. D. La duración de la falla está dada por el tiempo de operación de resguardo del sistema de protección de la línea, según se muestra en la Tabla 1. DURACIÓN DE LA FALLA CONSIDERANDO TIPO DE FACILIDAD LA OPERACIÓN DEL EQUIPO DE RESGUARDO (SEGUNDOS) Central generatriz 0.20 (12 Ciclos) Centro de transmisión 0.25 (15 Ciclos) Subestación 0.333 (20 Ciclos) Tabla 1. Tiempo de duración de falla E. Se utiliza como referencia el estándar IEEE-80 vigente, para personas con un peso de 50 kg ó 110 lbs., para calcular los valores de voltajes de paso y de toque máximos permitidos en la subestación, hasta un metro fuera del perímetro o verja de ésta. -3- F. La gravilla del diseño de la malla tiene que cumplir con los siguientes requisitos: 1. El valor de resistividad mínimo permitido para el cómputo de análisis es 1,300 ohmios-metros para condición húmeda, con excepción de los casos donde se realicen pruebas para determinar su resistividad (Ver Tabla 2). 2. Aun cuando se especifican 6" de gravilla en los planos de construcción, se requiere utilizar 4" como el valor de diseño o de análisis para compensar por la compactación natural de la gravilla y las variaciones que ocurren al depositarlas en la subestación (Ver SMT-1). 3. Se requiere utilizar gravilla gris tipo crushed rock granite de 5/8" a 3/4" de diámetro o similar, que cumpla con el requisito mínimo permitido de resistividad establecido en el inciso III.F.1. 4. En caso de que el contratista no pueda cumplir con las especificaciones establecidas de gravilla, tiene que someter una prueba certificada de resistividad para condición seca y húmeda del material propuesto. Además, tiene que notificar la metodología utilizada para realizar esta prueba. Resistividad del Material Núm. Descripción del Material de Superficie (ohmios metros) Seco Húmedo 1 Crushed Rock Granite (with fines) 140 X x 10⁶ 1,300 2 #57 Washed Granite Similar to 3/4 in. Gravel 190 x 10⁶ 8,000 3 Clean Limestone Slightly Coarser than Number 2 7 X 10⁶ 2,000 3,000 4 Washed Granite Similar to 3/4 in. Gravel 2 x 10⁶ 10,000 5 Washed Granite Similar to Pea Gravel 40,000 5,000 6 Crushed Aggregate Base Granite (with fines) 500 1,000 7 Concrete 1,200 280,000 21 63 8 Asphalt 2 x 10⁶ - 30 x 10⁶ 10,000 6 X 10⁶ Tabla 2. Resistividad típica para materiales usados en superficies de subestaciones Nota: 1. Estos parámetros fueron obtenidos del estándar IEEE 80-2000. 2. El tipo de gravilla blanca no cumple con estas especificaciones. G. El valor máximo de diseño para el GPR es 5,000 voltios. H. Todas las estructuras metálicas en la subestación, incluidas las no energizadas, se tienen que conectar a la malla. -4- I I. El diseño de la malla para subestaciones nuevas tiene que cubrir toda el área de la subestación y extenderse un metro hacia afuera de la verja. En casos de subestaciones existentes, donde no se pueda extender la malla un metro hacia afuera de la verja, hay dos alternativas: mover la verja un metro hacia adentro de la subestación o modificar el diseño de la subestación para mantener los voltajes de toque y de paso en la verja a niveles tolerables. J. Se requiere que los bajantes a la malla de todas las estructuras y equipos expuestos a fallas sean de cobre sin cubierta con un calibre mínimo de 4/0 AWG. K. Las verjas, portones, transformadores de corriente (CT), transformadores de voltaje (PT), pararrayos de líneas, tanques y equipos no energizados dentro de los predios de la subestación, se tienen que conectar a la malla mediante conductor de cobre con calibre mínimo de 1/0 AWG. L. Todo equipo se tiene que conectar en por lo menos dos puntos a la malla, con excepción de los bancos de capacitores que se conectan en un solo punto. M. Las verjas de las subestaciones se instalan sin cubierta para mantener un equipotencial con respecto a la malla. N. Los bajantes a tierra de postes dentro de una subestación tienen que conectarse a la malla a tierra. O. El voltaje de toque en la verja tiene que ser menor que el voltaje de toque máximo permitido. P. Se requiere que la impedancia o resistencia base del diseño de la malla cumpla con los valores establecidos en la Tabla 3. TIPO DE FACILIDAD RESISTENCIA IMPEDANCIA (Ω) BASE MÁXIMA (Ω) Central generatriz 0 1.0 Centro de transmisión 0 1.0 Subestación 0 2.0 Seccionadoras aisladas (Throwover) y facilidades eléctricas con verjas fuera de subestaciones, centrales 10 generatrices o centros de transmisión Líneas de transmisión 10 Líneas de distribución 5 Torres de comunicación 5 Tabla 3. Impedancia o resistencia base requerida -5- IV. CRITERIOS PARA LA CONSTRUCCIÓN DE MALLAS CONECTADAS A TIERRA A. Toda malla nueva se tiene que construir a una profundidad mínima de 1'- 6". B. El conductor a utilizarse para la construcción y reparación de mallas tiene que ser de cobre sin cubierta, con calibre mínimo de 4/0 AWG. C. La malla tiene que cubrir toda el área de la subestación y extenderse un metro hacia afuera de la verja (Ver SMT-1A). D. Para construcción de mallas nuevas se tienen que utilizar conexiones por soldadura exotérmica tipo Cadweld o similar. E. Para reparación de mallas existentes se pueden utilizar conectores de compresión. La Autoridad no acepta conectores tipo split bolt. F. Se requiere utilizar varillas de acero revestidas de cobre tipo copper-clad de 3/4" de diámetro por 8 pies de largo. G. El número de varillas a instalarse y la distancia entre éstas se determina del diseño de la malla. V. CONEXIÓN DE EQUIPOS ENERGIZADOS A LA MALLA A. Transformadores y Convertidores (Ver SMT-2) 1. Se requiere un mínimo de cinco bajantes a la malla conectada a tierra, según se describen a continuación: a. Terminal Xo Conductor de cobre con calibre mínimo de 4/0 AWG, seleccionado según el estudio de cortocircuito, instalado en tubería PVC-SCH 80. b. Pararrayos en lado de alto voltaje Conductor de cobre con calibre mínimo de 4/0 AWG, instalado en tubería PVC- SCH 80. C. Pararrayos en lado de bajo voltaje Conductor de cobre con calibre mínimo de 4/0 AWG, instalado en tubería PVC- SCH 80. d. Armazón Dos bajantes de cobre con calibre mínimo de 4/0 AWG, conectados en lados opuestos del transformador. e. Gabinete central de control Un bajante de cobre con calibre Núm.6 AWG conectado al electrodo más cercano del armazón. Se utilizan conectores de compresión. -6- 2. En el gabinete central de control del transformador se provee una barra común a tierra en cobre de 6" X 1" X 3/16" para conectar todo equipo de protección y medición. Se utilizan terminales de ojo (hysealug) iguales o similares al Burndy. 3. El armazón de los transformadores de distribución se conecta directamente a la malla con conductor de cobre calibre Núm. 2 AWG. B. Disyuntores (Ver SMT-3) 1. Se requieren dos bajantes de cobre sin cubierta calibre 4/0 AWG, conectados de lados opuestos del disyuntor a puntos diferentes de la malla. 2. Los bajantes se conectan a la malla con terminales de ojo (hysealug). 3. En el gabinete de control se provee una barra común en cobre de 6" X 1" X 3/16" para conectar los diferentes accesorios. Esta barra se conecta al bajante : a la malla más cercano, con un conductor de cobre con calibre mínimo de Núm. 6 AWG. Se utilizan conectores para derivación tipo C. C. Equipos de Medición (CT y PT) 1. El armazón del equipo se conecta directamente a la malla con un conductor de cobre sin cubierta con calibre mínimo de 1/0 AWG. 2. La secundaria del equipo se conecta a la barra común localizada en la caseta de control o gabinete de medición, con un conductor de cobre con cubierta color verde y calibre Núm. 10 AWG. D. Pararrayos de Líneas La base del pararrayos se conecta directamente a la malla con un conductor de cobre sin cubierta con calibre mínimo de 1/0 AWG. E. Disyuntores de Aire y Planchuelas Conectadas a Tierra (Ver SMT-4) 1. El operador del disyuntor de aire se conecta al tubo de operación mediante un conductor de cobre trenzado flexible (flexible copper braid) similar al Burndy Type B. El tubo de operación del disyuntor de aire se conecta al bajante a tierra de la estructura mediante un conductor de cobre trenzado flexible. Éste se conecta a la malla con un conductor de cobre con calibre mínimo de 4/0 AWG sin utilizar la estructura como puente. -7- 2. Los conductores trenzados flexibles se conectan a la planchuela conectada a tierra con un conductor de cobre con calibre mínimo de 4/0 AWG mediante un terminal de ojo. 3. Las planchuelas conectadas a tierra tienen que ser sólidas, de acero galvanizado o aluminio corrugado, con un espesor mínimo de 1/4". La Autoridad no acepta planchuelas de rejilla (grid). 4. El tamaño de las planchuelas conectadas a tierra se determina de acuerdo con el área de operación. 5. Las planchuelas se instalan sobre una base de hormigón con un espesor de cuatro pulgadas sobre el nivel de la gravilla. Éstas se conectan a la malla mediante dos puntos: uno del bajante de la estructura a la malla y el otro directamente a la malla. 6. En los disyuntores de aire de operación en conjunto (GOABS) de 230, 115 y 38 kV, se utilizará un conductor de cobre con calibre mínimo de 4/0 AWG para conectar la base del interruptor (machete) directamente a la malla. F. Estructuras 1. Las estructuras se conectan a la malla en cada soporte con un conductor de cobre con calibre mínimo de 4/0 AWG. 2. Se requiere proveer conexión desde la parte superior de la estructura hasta la base. 3. En construcciones nuevas, se requiere proveer una barra común de 1'x 4" X 1/4" para la conexión a tierra en la estructura donde se encuentran los auxiliares para conectar la subestación portátil. Esta barra se conecta a la malla con un conductor de cobre con calibre mínimo de 4/0 AWG y terminal de ojo. 4. Las estructuras de telecomunicaciones se conectan a la malla con un conductor de cobre con calibre mínimo de 4/0 AWG. Se requiere proveer conexión desde la base de la torre a la malla conectada a tierra o a una varilla, según sea el caso. G. Seccionadoras aisladas (Throwover switch) y facilidades eléctricas con verjas fuera de subestaciones, centrales generatrices o centros de transmisión (Ver SMT-1B) 1. Se requiere instalar un electrodo un metro hacia afuera de cada esquina de la verja. Estos electrodos se conectan entre sí con conductor de cobre sin cubierta de calibre 4/0 AWG, de manera que formen un lazo alrededor de la verja, aproximadamente a 3 pies de distancia hacia afuera de ésta. -8- 1. 2. Los bajantes a tierra de las estructuras tienen que ser de cobre sin cubierta, con calibre mínimo de 4/0 AWG y tienen que conectarse a la malla. H. Casetas de Control 1. Las varillas de construcción del piso de las casetas de control se conectan a la malla con conductor de cobre con calibre mínimo de 1/0 AWG. 2. En casetas con trincheras (Ver SMT-5) se provee una barra común principal ( Master Ground Bar MGB) de 4" X 1/4" X 2', la cual se conecta a la malla en un punto mediante dos conductores de cobre con calibre mínimo de 4/0 AWG y terminales de ojo (hysealug). Esta barra tiene que estar localizada a 6" de la superficie en la trinchera de entrada del panel de control. 3. En casetas con bandejas de conductores (cable trays), éstas se conectan en un solo punto a la barra común principal (MGB) con conductor de cobre con calibre mínimo de Núm. 6 AWG. (Ver SMT-5A) 4. Dentro de las casetas o estructuras en subestaciones aisladas por gas (GIS), las conexiones a tierra de los equipos se realizan únicamente con barras, excepto para los transformadores. 5. A las acometidas de agua potable en tuberías metálicas se les instala un niple de plástico no conductivo que se extienda desde la verja hasta 30 pies hacia afuera de la subestación. I. Sistemas de Control, Protección y Comunicaciones 1. Para la conexión a tierra en cada panel de control se provee una barra común de 2' X 2" X 1/4" continua que se instala en la parte interior del panel a una altura máxima de 4". En los casos en que la barra no pueda ser continua, se tienen que instalar barras adyacentes conectadas entre sí con conductor de cobre de calibre 1/0 AWG y terminales de ojo (hysealug). 2. Para proveer tierra mecánica a los relés de protección, se utiliza conductor de cobre con cubierta verde, con calibre mínimo de Núm. 12 AWG, 600 V. Éstos se conectan entre sí y a su vez a la barra común principal del sistema de protección. 3. La barra común principal se conecta a la malla en un solo punto. Para esta conexión se utiliza conductor de cobre con calibre mínimo de 4/0 AWG y terminales de ojo (hysealug). -9- 4. Los siguientes equipos se tienen que conectar a la barra común principal a tierra: a. RTU Se utiliza conductor de cobre con cubierta verde Núm. 6 AWG, 600 V. b. Estructura de banco de baterías Se utiliza conductor de cobre con cubierta verde Núm. 2 AWG, 600 V. C. Cargadores de baterías Se utiliza conductor de cobre con cubierta verde Núm. 6 AWG, 600 V. d. Panel de distribución Se utiliza conductor de cobre con cubierta verde Núm. 2 AWG, 600 V. 5. Si alguno de estos equipos está en otro cuarto de la caseta de control, se tiene que conectar a una barra auxiliar a tierra. Se utiliza conductor de cobre con calibre mínimo de 1/0 AWG para conectar la barra auxiliar a la barra principal : a tierra en el panel de control principal. 6. Los equipos de telecomunicaciones se tienen que conectar a una barra auxiliar a tierra, de tamaño l' X 2" X 1/4", con un conductor de cobre Núm. 6 AWG y de ésta a la barra común principal con un conductor de cobre con calibre de 1/0 AWG. 7. En casetas con equipo de telecomunicaciones se requiere instalar un halo compuesto por una barra de cobre con dimensiones mínimas de 1/4" X 4" (Ver SMT-5B). Se instala a una distancia mínima de 6" del techo y 2" de la pared. El halo tiene que cubrir todo el perímetro del techo. Se conectan al halo únicamente las puertas y ventanas de la caseta, mediante conductor de cobre con cubierta con calibre mínimo de Núm. 6 AWG, 600V. Este halo se tiene que conectar en por lo menos dos puntos directamente a la malla, mediante conductor de cobre sin cubierta con calibre mínimo de 4/0 AWG. J. Subestaciones Movibles (Ver SMT-6) 1. El terminal Xo se conecta directamente a la malla a tierra con un conductor de cobre con calibre mínimo de 4/0 AWG, instalado en tubería PVC-SCH 80. 2. El armazón de la subestación movible se conecta en un solo punto a la malla con conductor de cobre con calibre mínimo de 4/0 AWG. 3. En aquellos casos en que la subestación movible se instale fuera de los predios de la subestación: a. El terminal Xo se tiene que conectar al neutral común del sistema y a una configuración de varillas a tierra. Se utiliza un medidor de -10- corriente tipo quijada (clamp-on meter) o el Método de Tres Puntos (Wenner three point fall of potential method) para realizar pruebas de resistencia base (footing resistance). b. El armazón se conecta a la configuración de varillas con un conductor de cobre con calibre mínimo de 4/0 AWG. C. El valor máximo permitido de resistencia base para la configuración de varillas es de 5 ohmios. Para calcular la resistencia base teórica vea los Anejos 1 y 1-A. d. La verja de protección tiene que conectarse a la configuración de varillas diseñada. K. Bancos de Capacitores (Ver SMT-7 y 7A) 1. En la configuración correspondiente a bancos conectados en estrella con el : neutral derivado a tierra, la conexión a tierra de los capacitores en las tres fases se hace a la base de la estructura y a la malla en un solo punto, con un conductor de cobre con calibre mínimo de 4/0 AWG. 2. Los bajantes a tierra de los bancos de capacitores no se pueden conectar a los bajantes a tierra de las verjas debido a los desbalances que se producen. L. Equipos de Medición Remota (Ver SMT-8 y 8A) 1. Para la conexión a tierra del Modulation Transformer Unit (MTU) se requiere un mínimo de tres bajantes a tierra. a. El armazón se conecta con un bajante de cobre directo a la malla, con calibre mínimo de 4/0 AWG. b. El neutral primario del MTU se conecta a la malla a través del Outbound Modulation Unit (OMU). C. El neutral secundario se conecta a la barra a tierra del OMU y de ésta a la malla con conductor de cobre con calibre mínimo de 4/0 AWG. 2. Para la conexión a tierra del OMU se requiere un bajante de cobre directo a la malla con calibre mínimo de 4/0 AWG. 3. Para la conexión a tierra del Control and Receiving Unit (CRU), se conecta directo a la malla un bajante de cobre con cubierta verde, con calibre mínimo de Núm. 2 AWG. Este bajante no se conecta a la barra común principal en la caseta de control. -11- M. Generadores de Emergencia 1. Se utiliza un conductor de cobre sin cubierta con calibre mínimo de 1/0 AWG para conectar el armazón del generador directamente a la malla. 2. El conmutador de transferencia de carga (load-transfer switch) se conecta a una de las barras auxiliares a tierra en la caseta de control con un conductor de cobre con cubierta Núm. 6 AWG, 600 V. VI. CONEXIÓN DE EQUIPOS NO ENERGIZADOS A LA MALLA Se requiere que las verjas y portones (Ver SMT-9) cumplan con los siguientes requisitos: A. La verja se construye con alambre eslabonado galvanizado sin cubierta plástica. Se tiene que utilizar conductor de cobre con calibre mínimo de 1/0 AWG como bajante a la malla. Se instalan varillas para conexión a tierra cada 20 pies en subestaciones pequeñas y cada 40 pies en centros de transmisión. B. Los tubos galvanizados de la verja se conectan al bajante para conexión a tierra con conectores iguales o similares al tipo GAR de Burndy. C. El alambre de púas sobre la verja se conecta al bajante a la malla de la verja, con un conductor de cobre sin cubierta con calibre mínimo de Núm. 6 AWG, mediante conectores de compresión. D. Se tiene que proveer conexión entre el portón de entrada y su base mediante un conductor de cobre trenzado flexible, el cual se conecta a los tubos galvanizados con un conector tipo GAR. E. En los portones corredizos se tienen que conectar ambos extremos del canal de guía a la malla con conductor de cobre con calibre mínimo de 1/0 AWG. F. Las verjas de las subestaciones tienen que estar aisladas de las verjas colindantes. VII. ENMIENDAS, REVISIONES E INTERVENCIONES A. Las enmiendas a este manual serán coordinadas y adaptadas por la Oficina de Normas y Procedimientos con la aprobación del Comité de Mallas Conectadas a Tierra. B. Las revisiones a este manual serán responsabilidad de la Oficina de Normas y Procedimientos y se realizarán periódicamente. -12- - VIII. REFERENCIAS A. ANSI/IEEE Standard 80-2000 B. National Electrical Safety Code C. Electrical Transmission and Distribution Reference Book, Westinghouse IX. ANEJOS Anejo 1 - Tabla 4. Cálculo de Resistencia Base para varillas a tierra con separación entre varillas mayor que el largo de las varillas Anejo 1-A- Tabla 5. Cálculo de Resistencia Base para varillas a tierra con separación entre varillas menor que el largo de las varillas Anejo 2 - Lista de Materiales para Sistemas de Mallas Conectadas a Tierra en Subestaciones Anejo 3 - Patrones de Construcción X. COORDINADO & José Carrasquillo Turull Luis filux Santos Luis Silva Santos Supervisor Materiales y Sistemas de Suprv. Laboratorio de Investigaciones Medición, Distribución Eléctrica Especiales, Distribución Eléctrica Angel Delgado Torres Julipe Felipe Román Romm Toledo Toledo Ingeniero Electricista Suprv. II Ingeniero Electricista IV Análisis Transmisión y Distribución Diseño y Dibujo, División Ingeniería JutttoDeniss Sindey Medina Jorge L. Gómez Escaree Ivette Denisse Sánchez Medina Ing. Supervisor III- Pruebas de Ingeniero Supervisor II Aceptación, Conservación Eléctrica y Distribución Eléctrica Protección -13- ANEJO 1 Número Configuración Resistencia Base (ohmios): 3.28pin(2L) de RB = 2rNL Varillas A=r Varilla 5/8"x 8', S>8', D=0.625" Varilla 3/4"x10', S>10', D=0.75" 1 RB = 0.3737p RB = 0.3011p 2 RB = 0.1868p RB = 0.1506p 3 RB =0.1245p RB =0.1004p 4 RB = 0.0934p RB = 0.0753p A = distancia media geométrica (DMG) T = radio de la varilla P = resistividad aparente del terreno en ohmios- metros N = número de varillas L = largo de la varilla D = diámetro de la varilla S = separación entre varillas Tabla 4. Cálculo de Resistencia Base para varillas a tierra con separación entre varillas mayor que su largo -14- ANEJO 1-A Número Configuración Resistencia Base (ohmios): 3.28pln(21) de RB = Varillas A = VrS1S2...S N-1 2rNL Varilla 5/8"x 8', S<8', D=0.625" Varilla 3/4"x10', S<10', D=0.75" 1 RB =0.3737p RB = 0.3011p 2 RB = 0.06528,pln (70.11) RB = 0.0522pln 3 RB = 0.06528pln (42.85) 50.39 33.49 4 RB RB P = resistividad aparente del terreno en ohmios- metros r = radio de la varilla A = distancia media geométrica (DMG) N = número de varillas S = separación entre varillas D = diámetro de la varilla * Nota: Los resultados de los valores de resistencia base al utilizar las fórmulas son los menores de acuerdo con los largos y diámetros seleccionados. Tabla 5. Cálculo de Resistencia Base para varillas a tierra con separación entre varillas menor que su largo -15- ANEJO 2 Lista de Materiales para Sistemas de Mallas Conectadas a Tierra en Subestaciones ARTÍCULO DESCRIPCIÓN NÚMERO DE CÓDIGO 1 HYSEALUG 4/0 Burndy tipoYGHA, 038-00786 YGA 0 similar 2 HYSEALUG Núm. 2 Burndy tipo YGHA, 002-09833 YGA o similar 3 Cable TW Núm. 12, Verde 040-00774 4 Cable 1/0 AWG, Cobre 040-00287 5 Cable Núm. 4 AWG, Cobre 040-00162 6 Cable Núm. 6 AWG, Cobre 040-00440 7 Varilla de tierra 5/8 " x 8' 002-02465 8 Conector 5/8" para varilla de conexión a tierra 002-13595 9 Planchuela de acero galvanizado 002-07753 3' x 4' x 1/4" 10 Cinta flexible de cobre Burndy tipo B No Codificado o similar 11 Conector Burndy tipo GAR o similar No Codificado 12 Conector por soldadura Cadweld No Codificado o similar 13 Cable 4/0 AWG, Cobre 006-01526 -16- 1 ANEJO 3 : PATRONES DE CONSTRUCCIÓN SISTEMA DE MALLAS CONECTADAS A TIERRA (SMT) -17- / GRAVILLA TIPO "CRUSHED ROCK GRANITE" CONDUCTOR DE MALLA CONECTADA A TIERRA 6 is 1'-6 SECCIÓN DE MALLA CONECTADA A TIERRA AUTORIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA PUERTO DETALLE DE GRAVILLA ESCALA: N.T.S. SAN JUAN, PUERTO RICO SMT-1 -18- (VER SMT-9) LEYENDA: o CONECTOR CARNELD BPO "Gr" CONECTOR CADWELD RPO 'MC" MACIA VABILLA CONECTOR CADWELD DE CONSTRUCCIÓN BPO "NB" USAR COMECTOR $ CONECTOR BURNOT NPO "GAR" CONECTOR CADWELD are "TA" GIRTH of Details CLEETICA & & HACIA BREAKER (VER SMT-4) ESTRUCTURA 9F6 (ven SWT-3) -19- PUERTO TO X-MOR 30KV LA'S ESCALA: X-MER 38/13.2KV MACIA VARILLA DE CONSTRUCCIÓN (VER SMT-2) TO N-MER 132 EV LA'S ESTRUCTURA PARA USAR CONECTOR SUBESTACIÓN MOVIBLE TIPO CADWELD MR ESTIUCTURA SOPORTE DE BARRA N.T.S. (VER SMT-9) MAGA VARILLA DE CONSTRUCCIÓN SAN JUAN, PUERTO RICO TÍPICA DISEÑO DE MALLA AUTORIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA M.T.U. VER SMT-8 EN UNA SUBESTACIÓN USAR CONECTOR P.D.S. TIPO CADWELD MR SMT-1A PROPERIDAD LAMITE 25 so PS NOTAL VERA NECESARAMENTE VERJA (VER SMT-9) VARILLA VARILLA #4/0 CU. VERJA 3' SECCIONADORA #4/0 CU. #4/0 CU. VARILLA VARILLA NOTA: LA VERJA NO ES NECESARIAMENTE EL LIMITE DE LA PROPIEDAD AUTORIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA PULITYO DETALLE DE SECCIONADORA AISLADA STATE of ESCALA: N.T.S. SAN JUAN, PUERTO RICO SMT-18 -20- 1 PVC-SCH 80 LA LA LA PVC-SCH 80 #4/0 CU min. #4/0 CU min. o O o O X3 X2 X1 XO H3 H2 H1 CABINETE DE #6 AWG CU CONTROL LA LA LA PVC-SCH 80 #4/0 CU min. 14/0 CU min. #4/0 CU min. MALLA CONECTADA A TIERRA I DENOX ELECTRONIC [ PUERTO AUTORIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA CONEXIÓN A MALLA DE TRANSFORMADORES Y CONVERTIDORES SELLO OFICIAL ESCALA: N.T.S. SAN JUAN, PUERTO RICO SMT-2 -21- VISTA FRONTAL VISTA DE TOPE A A 1 BARRA COMUN DE COBRE g5 CU CONECTOR CADWELD TIPO "C-YCHC" #4/0 CU DETALLE A 0 c CABINETE DE CONTROL #6 CU. BARRA COMUN DE COBRE #4/0 CU. #4/0 CU. MALLA CONECTADA A TIERRA DONOR PUERTO AUTORIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA CONEXIÓN A MALLA DE DISYUNTORES "SELLO OF ICIAL, ESCALA: N.T.S. SAN JUAN, PUERTO RICO SMT-3 -22- ESTRUCTURA O POSTE # 4/0 CU. HACIA "OVERHEAD GROUND WIRE" TUBO OPERADOR DEL DISYUNTOR CABLE DE COBRE FLEXIBLE CONECTOR TIPO "GG" BURNDY TIPO "B" OPERADOR 0 CONECTOR CADWELD TIPO "LA" # 4/0 CU. CONECTOR CADWELD TIPO "LA" CAPA DE PIEDRA MOLIDA CONECTOR TIPO "GL" PLANCHUELA DE SEGURIDAD 3' x 4' X 1/4" 6" 18" BASE DE CONCRETO 3'-0"X4'-0"X0'-8" S 5 MALLA CONECTADA A TIERRA CONECTOR CADWELD # 4/0 CU. TIPO "TA" PERNOS DE ANCLAJE AUTORIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA PUBLICO CONEXIÓN A MALLA DE PLANCHUELAS Y DISYUNTORES DE AIRE ESCALA: N.T.S. SAN JUAN, PUERTO RICO SMT-4 -23- VISTA FRONTAL COURTO K COMMISSION BANCO at BATERIAS, ETC M M RTU #12 CU. min. ... ... #6 CU BARRA DE TIERRA AUXILIAR BARRA DE TIERRA AUXILIAR or 4.0 máx. OF GREAT Details #1/0 CU min. BARRA DE TIERRA PRINCIPAL #6 CU #1/0 CU -24- #4/0 CU min. TRINCHERA ESCALA: N.T.S. DETALLE DE TRINCHERA SAN JUAN, PUERTO RICO EQUIPO EN CASETAS DE CONTROL AUTORIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA (VISTA DE TOPE) CONEXIÓN A MALLA DE PANEL POSTERIOR PANEL DE RELES BARRA DE TIERRA AUXILIAR BARRA DE TIERRA PRINCIPAL HACIA MALLA TRINCHERA #4/0 CU min. #1/0 CU min. BARRA DE TIERRA AUXILIAR 5-1RS MALLA CONECTADA A TIERRA PANEL DE RELES PANEL FRONTAL BANDEJA DE CABLES #6 CU mín. GREAT THE MGB ELECTRICA -25- PURTOTO E JUN UTILL ESCALA: N.T.S. SECCIÓN CASETA DE CONTROL TRINCHERA #4/0 CU. SAN JUAN, PUERTO RICO BANDEJA DE CABLES CONEXIÓN A MALLA DE AUTORIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA SMT-5A MALLA CONECTADA A TIERRA HALO 16 cu min. #4/0 CU min. #6 CU min. #6 CU min. O #4/0 CU min. , NOTAS: 1- LOS CONDUCTORES #4/0 CU QUE CONECTAN EL HALO A MALLA CONECTADA A TIERRA TIERRA SE LLEVARAN DIRECTAMENTE A LA MALLA, NO SE CONECTARÁN AL, MCB. 2- TODOS LOS CABLES DE PUERTAS Y VENTANAS QUE VAN AL HALO DEBEN TENER AISLAMIENTO DE 600V. ELECTRICA AUTORIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA SELLO SERVICE PARTO DETALLE DE HALO ESCALA: N.T.S. SAN JUAN, PUERTO RICO SMT-5B -26- VISTA DE TOPE CH C : ZH N 1 O AUTORIDAD & Dear IX OFFICE GREAT ELGEN OX IN -27- PUERTO PVC-SCH 80 ESCALA: #4/0 CU mín. #4/0 CU mín. #4/0 CU mín. N.T.S. HACIA NEUTRAL COMÚN MALLA CONECTADA A TIERRA PUERTO 'NVN' NVS MOVIBLE DE SUBESTACIÓN CONEXIÓN A MALLA AUTORIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA NOTA: EN LUGARES DONDE NO EXISTA MALLA, SE CONECTA LA SUBESTACIÓN MOVIBLE MEDIANTE CONFIGURACIÓN DE VARILLAS Y NEUTRAL COMÚN (VER SECCION V-1). 9-1MS BC #B OA #4/0 CU min. NOTA: EL NEUTRAL DEL BANCO DE CAPACITORES SÓLO SE CONECTARÁ A LA MALLA. #4/0 CU mín. MALLA CONECTADA A TIERRA AUTORIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA PUERTO 20 OTHER CONEXIÓN A MALLA DE BANCO DE CAPACITORES of ESCALA: N.T.S. SAN JUAN, PUERTO RICO SMT-7 -28- - =0003 & AUTORIDAD or Details *SELLO ELECTRICA OF & -29- #4/0 CU min. ESCALA: N.T.S. SAN JUAN, PUERTO RICO MOVIBLE DE BANCO DE CAPACITORES CONEXIÓN A MALLA AUTORIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA NOTA: EN LUGARES DONDE NO EXISTA MALLA, SE CONECTA EL BANCO DE CAPACITORES MOVIBLE MEDIANTE MALLA CONECTADA A TIERRA CONFIGURACIÓN DE VARILLAS Y NEUTRAL COMÓN (VER SECCION V-1). SMT-7A OA VOLTAJE DE BARRA #8 ec FUSIBLE DE LINEA DE ALTO VOLTAJE MTU PRIMARIO SECUNDARIO CAPACITORES SUPRESORES O DE EFECTOS TRANSITORIOS DESCONECTIVO DE FUSIBLE FUSIBLE DE LINEA DE BAJO VOLTAJE 400A, LPS-RK NEUTRAL DEL SECUNDARIO 5to CABLE A , TIERRA CABLE DE COBRE CON CUBIERTA AISLADORA OMU BA #8 BC N OSSA OSSA OSSA OSSA - HACIA MALLA CONECTADA A TIERRA. EL ARMAZÓN DEL MTU SE TIENE QUE MANTENER CONECTADO A LA MALLA EN TODO MOMENTO. 2 = CONEXIÓN A TIERRA DEL PRIMARIO DEL MTU. EL 5to CABLE DE TIERRA SE CONECTA AL ARMAZÓN DEL MTU Y A LA MALLA EN DOS PUNTOS, UNO EN EL MTU Y EL OTRO AL OMU. a NEUTRAL DEL SECUNDARIO DEL MTU. ESTE SE CONECTA A LA BARRA DEL NEUTRAL DEL OMU Y EN LA CONEXIÓN A LA MALLA DEL OMU. AUTORIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA I ELECTRICA DEPARTMENT PUERTO CONEXIÓN A MALLA DE EQUIPO DE MEDICIÓN REMOTA (OMU/MTU) UTAH ESCALA: N.T.S. SAN JUAN, PUERTO RICO SMT-8 -30- PERNO PARA CONEXIÓN A MALLA . o #2 CU (c) . !! o !! HACIA MALLA o o o IPU-TX o o o o o o o IPU-TX o o o o o ELECTAICA AUTORIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA I DEAGH SELLO 3 PUERTO CONEXIÓN A MALLA DE EQUIPO DE MEDICIÓN REMOTA (CRU) OFICIAL ESCALA: N.T.S. SAN JUAN, PUERTO RICO SMT-8A -31- CONECTOR BURNOY CONECTOR TIPO "C-YCHC" BURNOY TIPO "C-YCHC" N CU min. N CU min. CONECTOR JURNOY IPO "CAR" CONECTO BURNOY TIPO CAR * CONECTOR BURNOY TIPO CAR CONECTOR IPO CAR CONECTOR BURNOY CONECTOR TIPO CAR BURNOY TIPO CAR CONECTOR TIPO CAR "FLEXIBLE COPPER BRAID" BURNOY TIPO "B" 111 #4/0 CU CONECTOR CADWELD 11/0 CU min. TIPO TA 14/0 CU CONECTOR CADWELD 11/0 CU min. TIPO TA DETALLE DE VERJA DETALLE DE PORTÓN PARA CONEXION A TIERRA PARA CONEXIÓN A TIERRA NO A ESCALA NO A ESCALA & DENOX PUERTO AUTORIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA CONEXIÓN A TIERRA DE VERJAS 3 Y PORTONES SELLO OF ISTAL ESCALA: N.T.S. SAN JUAN, PUERTO RICO SMT-9 -32-